河道固脚箱型生态砌块挡墙的计算与施工

　　摘    要：　文章以长丰县四里河治理工程为例，从砌块挡墙冲刷及稳定计算、施工注意事项、优缺点比较等方面说明固脚箱型生态砌块挡墙在河道治理工程中的推广意义，供广大水利工程参建人员借鉴参考。

　　关键词：　固脚箱型生态砌块挡墙; 河道治理; 应用;

　　Abstract：　Taking the Sili River Regulation Project in Changfeng County as an example, this paper illustrates the popularizing significance of solid box type ecological block retaining wall in river regulation project from the aspects of block retaining wall erosion and stability calculation, construction matters needing attention, comparison of advantages and disadvantages and so on. This can be used as a reference for the majority of water conservancy project participants.

　　Keyword：　fixed box type ecological block retaining wall; river regulation; application;

　　固脚箱型生态砌块作为新型的挡墙型式，在河道治理工程中因具有减少开挖及征地、装配施工迅速、防冲能力强等优点，正在实际工程中得到逐渐广泛的应用。本文以长丰县四里河治理工程为例，从砌块挡墙冲刷及稳定计算、施工注意事项、优缺点比较等方面说明固脚箱型生态砌块挡墙的推广意义。

　　1、工程概述

　　四里河流域形状呈扇形，西北高东南低，四里河流域面积202km2，总长度25.5km，在四里河下游建有大房郢水库，水库控制流域面积184km2，占四里河流域面积的96.8%。本次工程涉及四里河上游地处长丰县，属于大房郢水库上游的水源保护地范围，由于长久以来未经治理，现状存在河道冲刷严重，部分断面较小，行洪不畅等问题。为提高四里河防洪标准，满足河道顺畅排洪及引水安全要求，保护沿岸生产生活安全，对四里河进行治理是必要的，本次治理范围自大官塘泄洪闸下（0+000）至大房郢水库库稍（桩号（4+700））长度4.7km。现状河道存在的主要问题：河道部分断面过流能力不足，坡度较陡，行洪不畅；河道无护砌，迎流顶冲段崩岸及水土流失严重。
 

　　2、 设计概况

　　设计河道横断面为复式断面，设计河底高程为21.8m～33.0m，设计常水位以下采用固脚箱型生态砌块挡墙，上部采用0.1m厚植草砖护坡，以1:1.5～1:2边坡与坡顶相接。固脚箱型生态砌块挡墙综合坡比1:0.5，墙后设置土工布及级配砂石反滤料。生态砌块座坐于C25砼基础上，基础总宽1.6m，最小高度0.4m，最大高度0.9m。

　　固脚箱型生态砌块单个箱体总体尺寸为2.0m（长）×1.0m（宽）×0.5m（高），另有尺寸为1.0m（长）×1.0m（宽）×0.5m（高）的箱体，用于调整河道弯道段箱体线型。箱型砌块护岸主要构件为砼预制块，内填块石或大粒径卵石，单体重量达500kg，机械吊装，人工辅助安放。砌块表面经过仿石处理，外形美观。河道设计典型断面见图1。

　　图1 河道设计典型断面图

　　3 、固脚箱型生态砌块挡墙计算

　　3.1、 冲刷深度计算

　　岸坡冲刷深度采用《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）公式计算。

　　(1）水流平行于岸坡产生的冲刷深度：
 

　　hb-局部冲刷深度（m），从水面起算；hp-冲刷处水深（m），以近似设计水位最大深度代替；vcp-平均流速（m/s);v允-河床面上允许不冲流速；n-系数，与防护岸坡在平面上形状有关，一般取0.25。

　　经计算hmax=0.32m。

　　(2）水流斜冲防护岸坡产生的冲刷深度：
 

　　hb-局部冲刷深度（m），从水面起算；hp-冲刷处水深（m），以近似设计水位最大深度代替；α-水流流向与岸坡夹角（度）；m-防护建筑物迎水面边坡系数；d-坡脚处土壤粒径（cm），对于非粘性土，取15%筛余粒径；Vj-水流的局部冲刷流速（m/s);Q-设计流量（m3/s);W-原河道过水断面面积（m2);Wp-河道缩窄断面面积（m2）。

　　经计算hmax=0.46m。

　　3.2、 挡土墙稳定计算

　　挡墙抗滑稳定计算的荷载包括自重、水重、水压力、渗透压力等。坐落在中粉质壤土层上，底板与地基之间的摩擦系数为0.30。

　　挡墙稳定计算按下式计算：

　　kc-抗滑稳定安全系数；∑G-作用在底板以上的全部竖向荷载（kN);f-基础底面与地基土之间的摩擦系数；∑H-作用在建筑物上的全部水平荷载（kN）。

　　基底压应力按下式计算：

　　∑M-作用于结构上的全部竖向和水平向荷载对于底板底面形心轴的力矩（kN-m);W-基础底面对底板底面形心轴的截面矩（m3）。

　　地基压应力不均匀系数按下式计算：

　　η-地基压应力不均匀系数。

　　选取最大断面计算（高4m），挡墙稳定计算结果详见表1。

　　表1 挡墙稳定计算成果表

　　由计算成果知，设计固脚箱型生态砌块挡墙稳定及基础冲刷满足规范要求。

　　4 固脚箱型生态砌块设计施工注意事项

　　(1）为保持箱体每层的界限位于同一直线上，砌块挡墙需通过基础顶高程的调整分段设置不同的高度。因砌块高度为0.5m，各分段挡墙的基础顶高程差应为0.5m的整数倍，即通过部分箱体埋入设计河底高程以下保证箱体层线的整齐、美观。（2）固脚箱型砼砌块挡墙需根据实际地形布置，需过渡自然。河道拐弯处可用长度1m的砌块平顺过渡。（3）砌块砼强度等级不应低于C25。箱型砌块基础应每隔10～20m分缝一道。（4）砌块外表面需经过仿石材工艺处理、效果与石材相似。（5）砌块内填充块粒径不小于200mm，下层用块石填充，顶层宜用卵石填充，自然堆叠。（6）固脚箱型砌块挡墙在高度突变处需设置渐变过渡段。渐变过渡段自高度突变处向上下游各延伸宜不小于20m，通过调整砌块位置，与上下游坡度、线型顺接，且在高度突变处自高处向低处宜叠放固脚箱体砌块，使高度差不大于0.5m。（7）在与主河道交叉的支流上，固脚箱型砼砌块挡墙进入支流内长度宜不小于10m，高度与主河道保持一致。

　　5 、固脚箱型生态砌块优缺点比较

　　固脚箱型生态砌块挡墙主要优点如下：（1）减少大量开挖及征地。此种挡墙特别适宜于现状边坡较陡、堤岸上为基本农田、施工期也不宜大量开挖区域的河道治理工程。（2）装配施工迅速。工厂批量化预制，施工时机械吊装、人工辅助安放，方便快捷。（3）抗冲及自稳定能力强。因箱体本身为砼预制构件，其内部充填块石，且砌块间采用高强橡胶棒连接，挡墙整体性及抗冲性能均较强，适宜于山区或流速较大的河道。

　　固脚箱型生态砌块挡墙主要缺点如下：（1）箱体内部充填石块或卵石配重，但有些区域石料较难以采购。（2）因结构本身限制，固脚箱型生态砌块挡墙总高度应限制在5m以内，高差大于5m的河道不宜采用。

　　6、 实施效果

　　工程的实施及固脚箱型生态砌块挡墙的应用更好地保障四里河上游的河道稳定，防洪安全，排水顺畅，有利于发挥下游水库的防洪、供水、环境等综合效益。通过对四里河上游大官塘-大房郢段的整治，提高了四里河上游河道的防洪排水能力，最大限度地减轻洪涝灾害损失，又大大提高了引水入库供水的可靠性。

　　工程实施效果实景见图2。

　　图2 工程实施效果实景图

　　综上所述，固脚箱型生态砌块作为新型的挡墙型式，在很多河道治理工程中有较大的推广意义。

　　参考文献

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